纳米抗菌材料国内外的研究现状（改变生物质抑菌材料的新方向与技术）

纳米抗菌材料国内外的研究现状（改变生物质抑菌材料的新方向与技术）所有培养基和实验用材均在灭菌锅中于121 ℃环境中灭菌30 min，通过添加无菌营养肉汤溶液配制成含有106~107 CFU/mL E. coli 或S.aureus 的悬浮液；将ZrP、B-ZrP、CMCS-ZrP、TMCS-ZrP 和MBMCSZrP分散于磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline，PBS）中，并配置成一定浓度，与上述细菌悬浮液共混后置于生化培养箱中，于（37±1）℃下培养 24 h，以未见细菌生长的最低浓度作为复合材料的最小抑菌浓度。结论：通过与α-ZrP插层复合，壳聚糖衍生物的耐高温性能得以提高，呈现出良好的热稳定性。抑菌实验证明了该复合材料具有良好的抑菌性能，为α-ZrP 负载具有抑菌性能的生物质材料，制备新型抑菌复合材料提供了新的研究方向与最优竞争力！2、壳聚糖衍生物/ 磷酸锆抗菌复合材料的制备由于α-ZrP 的层间距（0.76 nm）较小

磷酸锆（zirconium phosphate，ZrP）类化合物是近年来逐步发展起来的一类具有层状结构的多功能材料。相较于黏土类化合物，磷酸锆具有组成成分单一、合成简单和设计性强的特点，同时磷酸锆具有良好的离子交换性能和一定的择形吸附与催化性能 ，故已引起科研工作者的关注并应用于多个领域，包括金属离子交换、吸附、催化反应与光电子传导 等，具有广阔的应用前景。此外，磷酸锆还具有良好的热稳定性和三维网络骨架结构可利用其层板上的氢质子，与银、铜、锌和稀土元素等具有良好抑菌性能的金属离子进行交换、负载与固定 ，从而制得复合抑菌材料。

壳聚糖（chitosan，CS）是仅次于纤维素的第二大天然可再生生物质多糖，广泛地存在于虾、蟹、昆虫的外壳和藻类、菌类的细胞壁中。作为自然界中唯一一种带正电的天然阳离子多糖，壳聚糖具有广谱抑菌活性，但其只溶于部分无机酸溶液、不溶于水的缺点极大地限制了壳聚糖的应用范围。

因此，针对壳聚糖的应用的缺陷，研发具有长效广谱抑菌性和热稳定性的低成本新型抑菌材料，具有重要的理论与应用价值。

创新技术

1、壳聚糖衍生物的制备

首先通过对壳聚糖进行接枝改性得到具有良好水溶性和抑菌性能的壳聚糖衍生物

2、壳聚糖衍生物/ 磷酸锆抗菌复合材料的制备

由于α-ZrP 的层间距（0.76 nm）较小，为使壳聚糖衍生物能够快速进入α-ZrP 层间，可以采用正丁胺对α-ZrP 进行 “预撑”。在100 mL 去离子水中加入3.3 mmol α-ZrP 与3.3 mmol 正丁胺，50 ℃水浴振荡4 h 后离心洗涤、真空干燥即可得到正丁胺柱撑的α-ZrP ( 以下简称为B-ZrP)。再分别将CEC为0.5的羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan，CMCS) N- 三甲基壳聚糖季铵盐（N-trimethyl quaternary ammonium chitosan，TMCS）和N- 对苯甲氧基甲基壳聚糖季铵盐（N-phenyl methoxy methyl quaternary ammonium chitosan，MBMCS)加入B-ZrP 溶液中，于微波800 W、60 ℃下搅拌1 h。产物经去离子水和乙醇洗涤、离心后在60 ℃下真空干燥24 h，得到3种壳聚糖衍生物/ 磷酸锆纳米复合材料，分别记为CMCS-ZrP、TMCS-ZrP 和MBMCS-ZrP。其制备过程如下图所示。

3、抑菌性能测试
选取金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）分别作为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的代表菌种；

采用最小抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）法对制得的纳米复合材料的抑菌性能进行测试。

所有培养基和实验用材均在灭菌锅中于121 ℃环境中灭菌30 min，通过添加无菌营养肉汤溶液配制成含有106~107 CFU/mL E. coli 或S.aureus 的悬浮液；
将ZrP、B-ZrP、CMCS-ZrP、TMCS-ZrP 和MBMCSZrP分散于磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline，PBS）中，并配置成一定浓度，与上述细菌悬浮液共混后置于生化培养箱中，于（37±1）℃下培养 24 h，以未见细菌生长的最低浓度作为复合材料的最小抑菌浓度。

结论：通过与α-ZrP插层复合，壳聚糖衍生物的耐高温性能得以提高，呈现出良好的热稳定性。抑菌实验证明了该复合材料具有良好的抑菌性能，为α-ZrP 负载具有抑菌性能的生物质材料，制备新型抑菌复合材料提供了新的研究方向与最优竞争力！